[发明专利]以三重改性的TiO2纳米线阵列为支架的电化学免疫传感器的构建方法

说明书

技术领域：

本发明属于电化学免疫传感器构建技术领域，具体涉及一种以三重改性的TiO₂纳米线阵列为支架的电化学免疫传感器的构建方法，该电化学免疫传感器可用于检测癌胚抗原。

背景技术：

准确、灵敏地检测肿瘤标志物对癌症的筛选、诊断和治疗都起着至关重要的作用。癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）是大肠癌组织产生的一种糖蛋白，是一个广谱性肿瘤标志物，它能向人们反映出多种肿瘤的存在，对大肠癌、乳腺癌和肺癌的疗效判断、病情发展监测和愈后健康评估非常重要, 97%的健康成人血清CEA浓度在2.5 ng mI^-1以下。许多免疫分析法，包括荧光免疫分析、电化学酶免疫分析、化学发光免疫分析、酶联免疫吸附法等均被广泛用于检测肿瘤标记物。在众多免疫分析法中，电化学免疫分析法具有快速、有效和灵敏等特点。

随着纳米科学与技术的飞速发展，各种各样的纳米材料，包括碳纳米材料、石墨烯、二氧化硅、量子点、贵金属等被广泛应用于免疫传感器中以提高其分析性能。在众多纳米材料中，TiO₂纳米材料由于其优良的化学稳定性、优异的生物相容性、比表面积大、机械性能好、合成方法简便以及环境友好性等优点吸引了广泛的关注。尤其是一维TiO₂纳米结构，如TiO₂纳米管，被广泛用于光电化学和电化学免疫传感器。Zhi-Da Gao等人用TiO₂纳米管阵列为传感器支架，用辣根过氧化物酶标记的信号抗体-Au纳米颗粒作信号探针来检测免疫球蛋白浓度。由于TiO₂纳米管的显著管状特征——大的表面积和内部空间，此免疫传感器与其他普通平板电极相比，性能得到有效增强。其对兔免疫球蛋白的浓度线性范围为0.1—10⁵ ng mL^-1，检测限为0.01 ng mL^-1。

尽管有大量的研究关注TiO₂纳米线阵列的光电化学性能，但可能由于其导电性较差、比表面积相对较小的缺点，限制了电子转移和生物分子的负载量，因而很少有人将其用于电化学传感器的制备。值得注意的是，据报道，化学掺杂金属离子作为一种高效的方法可以促进TiO₂等半导体纳米材料的电荷分离和导电性。例如 Wang等人通过水热法制备了W掺杂的TiO₂核-壳纳米线阵列。在刻蚀/再生长过程中，W元素被掺杂入TiO₂壳内以提高其光电性能。而且电化学阻抗结果还表明W掺杂后，TiO₂纳米线阵列导电性显著增强。

石墨烯在不同领域的成功应用激发起了制备类似纳米材料的研究兴趣。据报道，MoS₂包含一个Mo金属层和两个S层，Mo金属层通过范德华力夹在两个S层之间。由于其独特的几何结构，MoS₂成为典型的石墨烯类似物之一。重要的是，MoS₂具有与石墨烯近似的优良性能，如优异的电子性能、特殊的光学特性、优良的机械性能以及表面易修饰特点。尽管MoS₂在很多领域如晶体管、燃料电池、储能等都得到了广泛应用，但其在电化学传感器方面的应用还很有限。Vasilescu等人制备了一种由MoS₂和石墨烯量子点构成的纳米材料用于负载酶分子。碳基丝网印刷电极的导电性在修饰MoS₂-石墨烯量子点后大大增强，同时也为漆酶提供了一个生物相容性支架。该漆酶生物传感器对咖啡酸在浓度范围0.38-100 uM内有很好的响应，其检测限为0.32μM，灵敏度为17.92 nA uM^-1。

BS³是一种双氨基交联剂，具有水溶性、非裂解性、膜不渗透性等特点，它含有一个末端氨基反应基团（Sulfo-NHS酯基），可与任何含有伯胺基团的分子反应。因此，其广泛应用于生物分子的交联。